Você deve ter ouvido muito sobre a tecnologia de rede 5G e todas as maravilhas que ela promete, certo? Mas o que exatamente é o 5G?
Atualmente, o "hype" em torno de 5G é extremamente alto, pois temos grandes fabricantes como Ericsson, Nokia e Huawei fazendo esforços significativos para apresentar suas soluções e garantir contratos com as operadoras para lançar as primeiras redes e comunicados de imprensa.
Existem de fato muitos benefícios para a rede 5G: desde velocidades de acesso Gigabit, latência na região de 1ms, virtualização ou "fatiamento" da infraestrutura da rede, para oferecer níveis de serviço diferenciados por aplicação e uso.
Além de uma infinidade de aplicações incomuns em relação ao modelo básico atual de Voz + Dados, tais como a densificação da fibra óptica, novas tecnologias de rádio, e o já famoso NFV.
O que esperar do futuro do 5G?
Esta é outra oportunidade para a indústria de telecomunicações tentar se reinventar. A promessa é de um rearranjo completo dos serviços móveis e da infraestrutura de banda larga desta vez.
O que hoje chamamos de 5G é um crescente conjunto de tecnologias que estão sendo adicionadas e relacionadas pelo 3GPP (3rd Generation Partnership Project) nas novas versões “Release 15” e “Release 16” de sua padronização.
Essa padronização visa permitir que as operadoras móveis utilizem tecnologias modernas para aprimorar efetivamente seus produtos, expandindo a cobertura geográfica, as velocidades e os recursos disponíveis aos clientes. E, mais do que isso, atende a uma nova geração de aplicações como IoT e M2M, entre outras.
As operadoras móveis esperam que, com essa tecnologia, possam enfrentar o crescente uso da banda larga com FTTH + Wi-Fi, que tem aumentado em ritmo acelerado e conquistado uma parte do mercado anteriormente ocupada por elas.
Quais novos serviços seriam introduzidos com o 5G?
Operadoras de rede planejam incluir uma gama de novos serviços em seus produtos 5G para recuperar a margem que tem diminuído nos últimos anos e expandir mercados novos e inexplorados anteriormente. Estes são alguns dos serviços:
Banda larga móvel: Conexão de banda larga de alta velocidade, com capacidade de 1 Gigabit por segundo ou melhor, utilizando uma nova rede de antenas geograficamente distribuídas próximas ao usuário final.
Computação Distribuída: Também conhecida como Edge Computing – ela traz a possibilidade de distribuir poder computacional para a borda da rede, com um alcance próximo ao assinante, seja ele um cliente ou uma rede de sensores. Comparada aos serviços centralizados de Cloud, a latência é radicalmente menor.
Serviços M2M: Conectando máquinas com características de baixa latência e baixa largura de banda, como robôs, sensores e IoT.
é necessária uma nova infraestrutura para uma rede 5G?
Conforme mencionado anteriormente, o 5G é um conjunto de tecnologias modernas e uma nova arquitetura de rede mais eficiente e distribuída. Os principais requisitos dessas tecnologias modernas são:
Eficiência Energética: Talvez este seja o principal obstáculo para o crescimento das redes de telecomunicações, tanto fixas quanto móveis. Os esforços de pesquisa e desenvolvimento da indústria de Telecom garantem evoluções significativas no uso de energia e visam uma redução efetiva dos custos de refrigeração, que hoje é um dos custos operacionais mais críticos para as operadoras.
Eficiência Espectral: Fazendo melhor uso das frequências atualmente disponíveis e utilizando novas bandas desocupadas, permitindo a agregação de espectro para alcance e velocidade superiores. A este respeito, os governos desempenham um papel crucial na avaliação de novos leilões e reutilização do espectro.
O que é fatiamento de rede (network slicing) no 5G?
Com 5G, os operadores podem "fatiar" sua infraestrutura de rede para permitir um nível de serviço diferenciado para cada aplicação, sem incorrer nos custos de construção de redes separadas, fazendo uso de cada "fatia" separadamente para serviços como, por exemplo:
Banda Larga Móvel: Também conhecida como eMBB (Enhanced Mobile Broadband), destinada a atender uma área metropolitana com altas velocidades, como 1 Gigabit por segundo em regiões de alta densidade e 300 Megabits por segundo ou superior em locais remotos.
Para atender a este requisito, novas antenas de altíssima frequência, conhecidas como mmWave (onda milimétrica), serão instaladas em ambientes como casas, escritórios, postes de iluminação, topos de edifícios, torres e até ônibus públicos.
Como cada antena cobre uma área muito restrita, serão necessárias dezenas ou centenas delas para cobrir uma área metropolitana densamente povoada. E para regiões rurais ou menos densas, serão usadas frequências com alcance e cobertura superiores, limitando as velocidades a algo entre 100 e 300 Mbps.
M2M: Uma aplicação que não é amplamente difundida hoje, mas tende a crescer, é a comunicação Máquina a Máquina (M2M), também conhecida como Internet das Coisas (IoT). Essas aplicações demandam um nível de serviço diferenciado e não se assemelham à banda larga móvel.
As aplicações M2M e IoT funcionariam melhor com as tecnologias de segunda geração (2G). No entanto, o foco das operadoras mudou com o crescimento da banda larga, e serviços que demandavam pouca largura de banda não apareceram em seus radares.
Com 5G, estas aplicações recuperam a atenção e serão apresentadas como uma "fatia" da infraestrutura com serviços que permitem uma latência abaixo de 10ms e velocidades entre 64 e 128 kilobits por segundo (comum em tempos de internet discada).
Latência ultra-baixa:Conhecida como ULL (Ultra-low latency), esta "fatia" pretende atender serviços que exigem um nível proeminente de confiabilidade e exigem comunicação próxima entre os terminais e os Data Centers.
Quais soluções a arquitetura 5G RAN oferece?
Com a implementação de tecnologias modernas e a necessidade de escalar o modelo atual, desafios desconhecidos já surgiram, e algumas soluções começaram a ser desenvolvidas, como:
Custo da infraestrutura: Um dos maiores obstáculos à expansão da rede dos operadores é o custo da refrigeração e da energia elétrica para manter uma extensa infraestrutura de antenas distribuídas.
Para o desenvolvimento da 5G, os operadores precisam de um novo modelo de expansão de rede, que permita novas antenas sem os altos custos atuais de energia e resfriamento.
Fronthaul: C-RAN (Cloud Radio Access Network) é uma nova solução para os custos de infraestrutura. É uma nova arquitetura Fronthaul para redes móveis, proposta em 2010 pela China Mobile, que pretende modificar a forma como as estações rádio-base são implantadas.
Na arquitetura C-RAN, tecnologias como CWDM/DWDM, NFV e interface CPRI são utilizadas, possibilitando uma transmissão de longa distância do sinal da estação base para as antenas, permitindo assim a centralização das estações e a manutenção das antenas de forma distribuída.
Um dos pontos fortes desta arquitetura é que ela otimiza as unidades base (BBU) que normalmente são instaladas na base das torres e antenas, freqüentemente conectadas por cabos de cobre de baixa eficiência.
Na arquitetura planejada, a BBU é centralizada e consegue atender dezenas de antenas distribuídas a partir de um único ponto porque com o uso da virtualização (NFV), é possível acelerar a implantação de novas BBUs no Data Center de borda, que pode estar a até 30km de distância das antenas.
Para interconectar esses 30km, as fibras ópticas surgem!
Na futura arquitetura das redes 5G, a densificação de fibras ópticas é o principal fator para melhor qualidade e cobertura. É possível atender a uma alta capacidade para cada antena com baixo custo e economia de energia com a fibra. E, se necessário, é possível multiplexar vários canais na mesma fibra utilizando tecnologias como CWDM/DWDM ou até mesmo GPON.
Otimização do resfriamento: Ao aplicar o conceito C-RAN, torna-se possível eliminar todos os equipamentos na base de uma estação móvel. Isto elimina a fonte primária de dissipação de calor, permitindo que o restante do equipamento seja resfriado passivamente - exatamente, resfriado ao ar livre! Com a eliminação do ar condicionado, o custo da eletricidade é reduzido drasticamente e mais - a infraestrutura ocupa menos espaço, e os custos de aluguel podem ser reduzidos.
Como o Edge Computing se beneficiará da tecnologia 5G?
Edge Computing, ou computação distribuída, define a arquitetura que estende a capacidade de computação e o armazenamento em Cloud para as camadas de acesso da rede.
E o sucesso da tecnologia 5G está ligado a esta nova classe de Data Centers, pois é nestes que as BBUs Fronthaul serão hospedadas e o poder computacional será distribuído em servidores que podem realizar muitas funções, tais como distribuição e gerenciamento de conteúdo local para redes.
As operadoras podem desenvolver uma nova linha de negócios para explorar esta oportunidade. No entanto, empresas menores e startups também estão investindo no “Edge”, e essas empresas terão à sua disposição uma grande quantidade de poder computacional distribuído e uma latência infinitamente menor do que os Data Centers centralizados de “Cloud”.
E quanto à Banda Ultralarga 5G?
Todos os estudos recentes apontam para o crescimento exponencial do consumo de dados em dispositivos móveis. E para o 5G, a palavra mobile não significa necessariamente o smartphone como conhecemos.
A tecnologia 5G deve se estender a muitos dispositivos e não apenas aos smartphones. Robôs industriais, carros, máquinas e sensores são algumas das possibilidades e cada um desses dispositivos terá um requisito de comunicação distinto.
Alguns exigirão altas velocidades, outros exigirão o uso prolongado da bateria e outros exigirão baixa latência. Portanto, não há apenas um cenário, e as redes terão que se adaptar a vários dispositivos e requisitos.
Para atender a demanda por banda larga, a 5G também utilizará frequências extremamente altas - conhecidas como mmWave - que operam na faixa de 24Ghz a 100Ghz. Estas faixas de frequência permitem velocidades 100 vezes maiores do que as utilizadas atualmente em 4G LTE, mas com uma faixa muito menor, e um problema a ser resolvido é a "interferência humana", pois a faixa de frequência mmWave é sensível à interferência ou mesmo ao bloqueio quando em contato com um rosto, um corpo, ou a palma de sua mão.
Este efeito já é conhecido pelos pesquisadores, e tecnologias como beamforming estão sendo estudadas para tornar a transmissão para dispositivos menores mais eficiente.
O 5G será um grande negócio?
Vivemos um momento crítico para o Mercado de Telecomunicações, onde novos vencedores e novos mercados serão definidos.
A tecnologia 5G é uma grande aposta para a indústria. Esta chance exigirá uma soma notavelmente alta de investimentos, e apenas aumentar a velocidade de conexão de dados nos smartphones não será justificação suficiente para este esforço.
A verdade é que o aumento da velocidade é um lado do benefício da tecnologia e será alavancado pelos operadores, mas a verdadeira razão para esta nova onda de investimentos é muito mais do que isso, estamos experimentando isso com 5G.
